INFLUÊNCIA DA MOAGEM NA FLOTAÇÃO DE UM MINÉRIO DE COBRE

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1 XIX ENTMME Recife, Pernambuco INFLUÊNCIA DA MOAGEM NA FLOTAÇÃO DE UM MINÉRIO DE COBRE K.L.C. Gonçalves\ VL.L. Andrade 2 1 Companhia Vale do Rio Doce Diretoria de Desenvolvimento de Projetos Minerais. Br 262 Km 296, Santa Luzia MG CEP keila.goncalves@cvrd.com.br 2 Gerência Geral de Tecnologia Diretoria de Desenvolvimento de Projetos Minerais Companhia Vale do Rio Doce. Br 262 Km 296, Santa LuziaMG CEP vania.andrade@cvrd.com.br RESUMO Este trabalho referese ao estudo da influência de diferentes condições de moagem na flotação de um minério de cobre contendo bornita, calcositaldigenita e calcopirita. Este minério foi inicialmente britado a 1,Omm e posteriormente moído para obtenção de 90%<100#. Após a adequação granulométrica a polpa de minério foi flotada por 20 minutos em ph natural (ph8,0). Foi medido o potencial redox da mesma após a moagem e após os 4 estágios de flotação rougher. As condições de moagem testadas foram: Moinho de aço revestido de borracha; barras de aço inoxidável Moinho de cerâmíca; bolas cerâmícas Moinho de aço revestido de borracha; bolas de alço carbono Moinho de aço não revestido; barras de aço carbono Os resultados obtidos indicam que a condição química do ambiente de moagem afeta significativamente a etapa de flotação subsequente. Foi percebido que a liberação de íons ferro pelo meio de moagem e/ou carcaça do moinho prejudica a cinética e a seletividade da flotação dos mínerais de cobre. Esses íons são oxidados e provocam a redução do oxigénio na superfície dos sulfetomínerais, gerando um ambiente redutor na polpa e dificultando a oxidação e adsorção do xantato nesses mínerais. A utilização de moinhos revestidos e corpos moedores não ferrosos ou altamente resistentes à liberação dos íons ferro (aço inox, pebble ou cerâmíca), em contrapartida, melhora o desempenho da flotação desses minerais. ' O valor medido do potencial redox da polpa de minério de' cobre durante a moagem dá uma boa indicação do comportamento da mesma na etapa de flotação. No presente trabalho foi obtido um potencial de polpa de 200m V durante a moagem em moinho cerâmíco e moinho revestido com carga de aço inox mostrando ser essa a melhor condição para a flotação subsequente. Foram obtidos valores de potencial de 150m V e 50mV durante a moagem com moinho sem revestimento e carga de aço carbono e moinho revestido com carga de aço carbono, respectivamente. L INTRODUÇÃO A moagem é um processo de adequação granulométrica necessário em quase todas as usinas de flotação. Vários estudos e grandes esforços foram devotados aos dois campos e grandes progressos foram alcançados no entendimento dos aspectos fundamentais e aplicações das duas técnicas. A flotabilidade dos mínerais e a eficiência de sua separação são essencialmente determinadas pelas suas propriedades superficiais. As propriedades superficiais dos sulfetominerais são principalmente controladas pelos processos e condições de moagem (Xiang and Yen, 1998). Durante a moagem, acontece o contato galvânico entre os sulfetomínerais e entre os sulfetomínerais e o meio moedor. Isso resulta numa corrente galvânica devido à diferença nos seus potenciais de repouso. Assim, as reações de redox acontecem nas superfícies do materiais em contato. Como os potenciais de repouso dos sulfetomínerais são muito maiores do que os do ferro (Rao et ai., 1975), eles agirão como catodo enquanto o meio moedor de ferro age como anodo. Assim, o meio de moagem é galvanicamente oxidado, enquanto a redução do oxigénio acontece na superfície do sulfetomineral. O consumo de oxigénio pelo meio de moagem resulta na formação de um ambiente redutor que pode influenciar o sulfeto e prevenir a adsorção e oxidação do xantato. Ao mesmo tempo, a superfície das partículas de sulfeto serão cobertas por camadas de óxido. Os sulfetominerais moídos desta maneira não apresentam flotabilidade autoinduzida e sua resposta à 277

2 Gonçalves, K.L.C e Andrade, VL.L. fiotação com xantato é usualmente pobre (Heyes e Trahar, 1979). Quando dois sulfetos que apresentam grandes diferenças em seus potenciais de repouso estão em contato ou são moídos em um moinho de porcelana, o sulfeto com menor potencial de repouso agirá como anodo e o outro com maior potencial de repouso agirá como catodo. O sulfetomineral com menor potencial de repouso é oxidado, passando a exibir uma boa resposta à fiotação, já que o estado oxidado da superfície favorece a oxidação e adsorção do xantato. Em contrapartida, a redução do oxigénio se dá no sulfeto mais nobre (usualmente a pirita). Sua superfície, então, apresenta uma afinidade muito pequena com o xantato devido ao seu estado reduzido (Xiang e Yen, 1998). Isso explica porque pode ser atingida uma melhor seletividade na fiotação e separação da calcopirita, galena e esfalerita da pirita quando o minério é moído em moinhos de porcelana ou aço inox, comparativamente ao moinho de ferro. 2. METODOLOGIA 2.1.Preparação da amostra A amostra de ROM de minério de cobre foi britada em britador de rolos, em circuito fechado com peneiramento, até se obter 100 % passantes em 1,00 mm, tomandose o cuidado de gerar um mínimo de ultra finos. Esta amostra foi homogeneizada e quarteada em alíquotas de 1100 g para os ensaios de fiotação, além das alíquotas destinadas às análises químicas e mineralógicas 2.2.Moagem A moagem da amostra foi feita na ausência de reagentes, a 60% de sólidos. As demais condições utilizadas foram: + Moinho de jarro revestido de borracha; barras de aço inox + Moinho de jarro revestido de borracha; bolas de aço carbono + Moinho de jarro não revestido; barras de aço carbono + Moinho de cerâmica; bolas de cerâmica Para cada condição de moagem testada, foi feito um levantamento do tempo de moagem necessário para obtenção de uma polpa a 90%<100#. 2.3.Flotação Os ensaios de fiotação rougher foran1 feitos utilizando lloog de minério a 35% de sólidos em célula DENVER e cuba de 2,5 litros de capacidade nominal. Foram utilizados coletores amil xantato de potássio (loog/t) e ditiofosfato de sódio (25g/t), ambos da Cytec e álcool poliglicólico como espumante (60g/t). Foram coletadas espumas de concentrado rougher nos tempos 1,5; 3; 5; 10; 15 e 20 minutos, para permitir a avaliação da cinética de fiotação. As três primeiras espumas compreenderam o primeiro estágio de fiotação denominado rougher 1 e as outras três os estágios rougher 2, 3 e 4. Os reagentes foram adicionados em 4 estágios antes de cada etapa de fiotação, sendo 40% da dosagem no rougher 1 e 20% em cada um dos estágios rougher 2, 3 e 4. O potencial redox foi medido utilizando um eletrodo de platina e ao valor lido foi adicionado 197m V para referenciálo ao eletrodo padrão de hidrogénio. Foram registrados os potenciais da polpa após a moagem, após cada etapa de adição de reagentes e de fiotação rougher. 3. RESULTADOS 3.1.Resultados da caracterização química e mineralógica da amostra A caracterização química indicou que a amostra estudada possui 1,35% Cu, 0,99g/t Au e 0,55% S. A mineralogia apontou que os minerais de cobre presentes na amostra são sulfetos, especialmente na forma de bor.nita ( 4%), sendo que aparecem também calcopirita, covelita e calcosita/digenita em conteúdos de cerca de 1% cada e aproximadamente 0,5% de pirita. A predominância de bomita é confirmada pela alta relação Cu!S, cerca de 2,5. Em muitos casos, estes minerais apresentam granulação fina e estão inclusos em silicatos e também aparecem associados à magnetita. 278

3 XIX ENTI\1ME Recife, Pernambuco Granulometria da amostra inicial A figura 1 apresenta as curvas de distribuição granulo métrica da amostra inicial sob diferentes condições de moagem: Distribuição granulométrica da amostra inicial em diferentes condições de moagem "O "' "' 3 E :::1 "' "" r: "' a. ;!. 1[1],[] 9C,[l l:d,[l 7[],[J E&J,D!ti,[] 4IJ,[l 3J,IJ ::D,D 1[],[J [],[J 1 A"l! /L I /1 J /$ \es!ido Barras 3jO irox r& re\e!siioobarras aço c ;;roo rcerârrj:>:j Bjas C>:!rârria:s Rel.E!stiooBclas 3jO a:rbmo Figura 1 Distribuição granulométrica da amostra inicial Para cada condição de moagem testada foram levantados os tempos de moagem necessários para a obtenção da granulometria desejada (90%<100um): +Moinho revestido; barras aço inox 16 minutos +Moinho cerâmico; bolas cerâmicas 29 minutos +Moinho revestido; bolas aço cromo 15 minutos + Moinho não revestido barras aço carbono 09 minutç>s A figura 2 apresenta os valores de potencial da polpa lidos após cada estágio do teste de flotação, após moagem em diferentes condições: A tabela I apresenta os resultados de teor e recuperação de cobre na flotação rougher para as diferentes condições de moagem. Tabela IResultados de recuperação de cobre na flotação após moagens em condições diversas Tempo Revestidobanas aço inox Cerâmicobolas cerâmicas Revestidobolas carbono Não revest. barras ac_o carbono (min) Teor Cu(%) Rec. Cu COlo' TeorCu(%1 Rec. Cu(Oio) Teor Cu_(%) Rec. Cu_(_%1. Teor Clli_%1. Rec. Cu(%) J1 _ I _222..2_ 52...i IS o

4 Gonçalves, K.L.C e Andrade, VL.L..c. UJ 1orr+...::..Jt+4:._ 25o+ :l ,.!!., F:r.r li.la rr 1 ia. <:rr iaa l ur:.i....llr H :::ia rrarali.la rr 1 a..r. F:rar li.i. Gial 1.. r Figura 2 Variação da potencial da polpa durante a ftotação rougher A figura 3 ilustra os resultados da tabela I e foi apresentada para facilitar a visualização do efeito da moagem na seletividade da ftotação do minério de cobre estudado. Teor X RecuperiiÇão de cobre no roug.7er em diferentes condições de moagem 9..._., o oj.i o o U'Q (.)'> I!! oj.i 0.. ::1 s CE: 80, 60, 40, 20, 0,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 Teor de robre ('%) + RYtido brr o inox Â. Ccr5mico boi ccr3mi c No rvtido brr o crb R vtid o bob o crbono 50,0 Figura 3 Efeito da moagem na seletividade da ftotação rougher 4. DICUSSÃO DOS RESULTADOS A uniformidade das curvas apresentadas na figura 1 garante que os resultados dos testes de ftotação rougher não foram afetados por uma variação da granulometria da amostra inicial, independente da condição de moagem utilizada. Os valores positivos de potencial de polpa apresentados na figura 2 para moagens em moinhos cerâmico (bolas cerâmicas) e aço revestido (barras de aço inox), aproximadamente 200mV, comprovam a existência de um ambiente oxidante causado pela presença de oxigênio dissolvido na polpa. Essa condição de potencial é ideal para promover a oxidação do 280

5 XIX ENTMME Recife, Pernambuco xantato a dixantógeno ou perxantato bem como a oxidação dos sulfetos de cobre presentes na polpa (bornita, calcosita/ digenita e calcopirita). A oxidação dos sulfetominerais provoca a formação de uma camada de sulfeto deficiente do metal na superficie dos mesmos, favorecendo a adsorção das espécies oxidadas do xantato. A soma desses fatores favorece a flotabilidade autoinduzida dos minerais de cobre. Os valores negativos de potencial da polpa (figura 2} observados para moagens em moinhos de aço revestido (bolas de aço carbono) e aço não revestido (barras aço carbono), aproximadamente 50mV e 150m V respectivamente, comprovam a existência de um ambiente redutor tanto mais intenso quanto maior a disponibilidade de íons ferro no meio. A existência de íons ferro e sulfetominerais num mesmo sistema provoca a criação de uma corrente galvânica que induz a oxidação das espécies com menor potencial de repouso (íons ferro) e redução do oxigênio na superfície dos sulfetominerais resultando num ambiente fortemente redutor. Os óxidos e hidróxidos de ferro presentes no meio tendem a se precipitar na superfície das partículas dos sulfetos. Os sulfetominerais moídos nessa condição não apresentam flotabilidade autoinduzida e sua resposta à flotação com xantato é normalmente pobre. A elevada recuperação de cobre no primeiro minuto de flotação mostrada na tabela I para a moagem em moinho revestido e meio moedor de aço inox, confirma a tese de que a existência de um ambiente oxidante durante a moagem favorece a flotabilidade dos minerais de cobre. Aquelas condições que geraram um ambiente redutor durante a moagem apresentaram baixa recuperação de cobre no primeiro minuto de flotação. Observase que há uma diminuição sucessiva e gradual da flotabilidade dos sulfetominerais à medida que o potencial da polpa passa de valores positivos a menos negativos e posteriormente mais negativos. Potenciais mais negativos podem ser traduzidos por maior disponibilidade de íons ferro no meio e conseqüente aumento da quantidade de espécies oxidadas de ferro (óxidos e hidróxidos) na superfície dos sulfetominerais. A expectativa inicial de que a moagem em moinho cerâmico geraria resultados de flotação semelhantes àqueles gerados pela moagem em moinho revestido (barras de aço inxo), não foi confirmada apesar dos potenciais de polpa das duas condições terem sido praticamente idênticos (figura 1). O pior desempenho na flotação da polpa moída em moinho cerâmico pode estar relacionado com a morfologia das partículas dos sulfetominerais geradas nessa condição, já que o tempo de moagem utilizado para o moinho cerâmico (29 minutos) foi praticamente o dobro do utilizado para o moinho revestido com barras de alto cromo (16 minutos). Uma outra explicação plausível seria a ocorrência de precipitação de espécies oxidadas de cobre e ferro nas superfícies dos sulfetos, resultantes da oxidação dos próprios sulfetominerais. Esse fenômeno poderia ter ocorrido em maior extensão durante a moagem cerâmica devido ao maior tempo de residência da mesma. Os dados apresentados na tabela I e figura 3 indicam que a moagem da polpa em moinho revestido (barras de aço inox) propiciou uma flotação mais seletiva, ou seja, maior teor para uma mesma recuperação de cobre, seguida da moagem em moinhos cerâmico (bolas cerâmicas), revestido (bolas de aço carbono) e não revestido (barras de aço carbono). O contato direto das barras de aço carbono com a carcaça de aço do moinho sem revestimento ocasiona um maior desgaste do moinho e do meio moedor provocando a liberação de partículas superfinas de ferro na polpa. Esse fato r acelera a taxa da reação de oxidação das partículas de ferro e a conseqüente precipitação de grande quantidade de óxidos e hidróxidos de ferro na superfície dos sulfetominerais,justificando a baixa seletividade da flotação e cinética mais lenta até o décimo minuto do teste. A alta dosagem de reagentes utilizada para a flotação deste minério parece ser responsável pela alta recuperação de cobre final obtida mesmo na condições de moagem menos propícias para a flotação. Quando as superfícies das partículas dos sulfetominerais encontramse oxidadas, fazse necessário a utilização de elevadas dosagens de coletores para proporcionar o encaminhamento dessas partículas para o concentrado de flotação. No entanto, a elevada seletividade na flotação só é obtida em condições de moagem adequadas e capazes de gerar um ambiente oxidante no meio. 5. CONCLUSÕES As condições de moagem afetam significativamente a etapa de flotação subsequente. A presença de íons ferro na polpa prejudica a flotação dos minerais de cobre, que pode ser evitada através da utilização de moinhos revestidos com meios moedores não ferrosos ou altamente resistentes à liberação desses íons, tais como: aço inoxidável, pebble, etc. O valor medido do potencial redox da polpa de minério de cobre durante a moagem dá uma boa indicação do desempenho desta polpa na flotação. A melhor condição a ser perseguida é a que fornece valores positivos de potenciais da polpa o que configura o estado oxidado da mesma. Esta condição de moagem favorece a oxidação do xantato e sua adsorção na superficie das partículas dos sulfetominerais, favorecendo sua flotação. 281

6 Gonçalves, K.L.C e Andrade, VL.L. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Heyes, G. W., and Trahar, W.J., 1979, "OxidationReduction Effects in the Flotation of Chalcocite and Cuprite", Intemational Joumal ofmineral Processing,. V6, P Rao, S.R., Moon, K.S., Leja, J., 1975, ln: Flotation (A.M. GaudinMemorial Volume), Fuerstenau, M.C., Ed., V.1, P Xiang, H.W., Yen, X., 1998, "The Effect of Grinding Media and Environment on the Surface Properties and Flotation Behaviour of Sulfide Minerals", International Joumal ofmineral Processing, V7, P